动机

在软件系统中，经常有一些特殊的类，必须保证它们在系统中只存在一个实例，才能保证他们的逻辑正确性、以及良好的效率

如何绕过常规的构造器，提供一种机制来保证一个类只有一个实例？

模式定义

保证一个类仅有一个实例，并提供一个该实例的全局访问点。

实例

单例

class Singleton{ 
   
private :
    Singleton();
    Singleton(const Singleton& other);
public:
    static Singleton* getInstacne();
    static Singleton* m_instance;
}
Singleton* Singleton::m_instance = nullptr;

//线程非安全
Singleton* Singleton::getInstacne(){ 
   
    if(m_instance == nullptr){ 
   
        m_instance = new Singleton();
    }
    return m_instance;
}

//线程安全
Singleton Singleton::getInstance(){ 
   
    Lock lock;
    if(m_instance == nullptr){ 
   
        m_instance = new Singleton();
    }
    return m_instance;
}

//双检测锁，但由于内存读写recorder不安全
Singleton* Singleton::getInstacne(){ 
   
    if(m_instance == nullptr){ 
   
        Lock lock;
        if(m_instance == nullptr){ 
   
            m_instance = new Singleton();
        }
    }
    return m_instance;
}

 
//C++11版本之后的跨平台实现(voliate)
std::atomic<Singleton*>Singleton::m_instance;
std::mutex Singleton::m_mutex;

Singleton* Singleton::getInstance(){ 
   
    Singleton* tmp = m_instance.load(std::memory_order_relaxed);
    std::atomic_thread_fence(std::memory_order_acquire);//获取内存fence
    if(tmp == nullptr){ 
   
        std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex);
        tmp = m_instance.load(std::memory_order_relaxed);
        if(tmp == nullptr){ 
   
            tmp = new Singleton();
            std::atomic_thread_fence(std::memory_order_release);//释放内存fence
            m_instance.store(tmp,std::memory_order_relaxed);
        }
    }
    return tmp;
}